Dasar Teknik Elektro: paket kilat

Lembar rumus, langkah-langkah metode utama untuk setiap topik, dan 16 soal latihan, dengan pembahasan lengkap di bagian belakang.

Soal baruKembali ke mata kuliah

Di jendela cetak, pilih “Simpan sebagai PDF” untuk menyimpan salinan di perangkat Anda.

1Rumus dan metode

Resistor seri & paralel

Resistor seri
Req = R1 + R2 + …
Resistor paralel
1/Req = 1/R1 + 1/R2 + …
Dua resistor paralel
Req = R1R2 / (R1 + R2)
Hukum Ohm
V = I·R
Daya
P = V·I = I²R = V²/R

Metode

  1. Mulailah dari ujung jaringan yang paling jauh dari terminal.
  2. Gabungkan resistor seri dengan menjumlahkannya, dan resistor paralel dengan 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …
  3. Gambar ulang rangkaian setelah setiap langkah.
  4. Ulangi sampai tersisa satu resistor di antara terminal.

Analisis simpul

Hukum arus Kirchhoff
ΣIin = ΣIout
Arus cabang
I = (Va − Vb)/R
Simpul referensi
Vground = 0

Metode

  1. Pilih simpul referensi (ground) dan beri label tegangan simpul lainnya.
  2. Tulis hukum arus Kirchhoff di setiap simpul yang tidak diketahui: arus yang keluar melalui setiap cabang sama dengan arus yang masuk.
  3. Nyatakan setiap arus cabang sebagai (Va − Vb)/R.
  4. Selesaikan sistem persamaannya, lalu cari arus yang Anda perlukan.

Thévenin & Norton

Tegangan Thévenin
Vth = Vopen circuit
Resistansi Thévenin
Rth: semua sumber dimatikan, dilihat dari a–b
Arus Norton
IN = Vth/Rth
Arus beban
IL = Vth/(Rth + RL)
Transfer daya maksimum
RL = Rth, Pmax = Vth²/(4Rth)

Metode

  1. Lepaskan beban dan tandai kedua terminal a dan b.
  2. Cari tegangan rangkaian terbuka antara a dan b: inilah Vth.
  3. Matikan semua sumber independen dan cari hambatan yang terlihat dari a–b: inilah Rth.
  4. Pasang kembali beban pada rangkaian ekuivalen: Vth seri dengan Rth.
  5. Untuk ekuivalen Norton, konversikan: IN = Vth/Rth, dengan RN = Rth secara paralel.

Transien RC & RL

Konstanta waktu
τ = RC | τ = L/R
Respons
x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ
Kapasitor pada DC
rangkaian terbuka; vC tidak dapat melompat
Induktor pada DC
hubung singkat; iL tidak dapat melompat
Keadaan tunak
t ≈ 5τ

Metode

  1. Cari nilai awal sesaat setelah sakelar berpindah: tegangan kapasitor dan arus induktor tidak dapat melompat.
  2. Cari nilai akhir lama setelah sakelar berpindah: kapasitor berperilaku sebagai rangkaian terbuka, induktor sebagai hubung singkat.
  3. Cari konstanta waktu: τ = RC atau τ = L/R, dengan hambatan yang terlihat oleh kapasitor atau induktor.
  4. Gunakan x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ.

Impedansi AC & fasor

Impedansi
ZR = R, ZL = jωL, ZC = 1/(jωC)
Frekuensi sudut
ω = 2πf
Besar dan sudut
|Z| = √(R² + X²), φ = atan(X/R)
Hukum Ohm dalam fasor
V = I·Z

Metode

  1. Ubah frekuensinya: ω = 2πf.
  2. Cari setiap reaktansi: XL = ωL dan XC = 1/(ωC).
  3. Jumlahkan impedansi seperti resistor, dengan Z = R + jX.
  4. Cari besar |Z| = √(R² + X²) dan sudut φ = atan(X/R), lalu gunakan hukum Ohm dengan fasor.

Daya AC & faktor daya

Daya nyata
P = V·I·cos φ
Daya reaktif
Q = V·I·sin φ
Daya semu
S = V·I = √(P² + Q²)
Faktor daya
pf = cos φ = P/S
Kapasitor kompensasi
QC = P(tan φ1 − tan φ2), C = QC/(ωV²)

Daya tiga fasa

Hubungan Y
VL = √3·Vph, IL = Iph
Hubungan Δ
VL = Vph, IL = √3·Iph
Daya nyata total
P = √3·VL·IL·cos φ = 3·Iph²·R
Daya semu dan daya reaktif
S = √3·VL·IL, Q = P·tan φ
Kapasitor perbaikan faktor daya
QC = P(tan φ1 − tan φ2), C = QC/(3ωV²)
Tegangan pada setiap kapasitor
Δ: VL Y: VL/√3
Daya masukan motor
Pin = Pout/η

Transformator

Rasio lilitan
a = N1/N2 = V1/V2
Rasio arus
I1/I2 = N2/N1 = 1/a
Arus pengenal
I = S/V
Impedansi yang dirujuk
Z1′ = a²·ZL
Rugi tembaga pada beban parsial
Pcu = x²·Pcu,fl
Efisiensi
η = x·S·pf/(x·S·pf + Pcore + x²·Pcu,fl)
Efisiensi maksimum
x = √(Pcore/Pcu,fl)

2Soal latihan

1.Resistor seri & paralelSedang
R1​ = 15 ΩR3​ = 2 Ω+−V1​15 VR2​3 ΩAR4​3 ΩB

Cari resistansi ekuivalen Req yang dilihat sumber V1.

V1 = 15 VR1 = 15 ΩR2 = 3 ΩR3 = 2 ΩR4 = 3 Ω
Req = Ω
2.Resistor seri & paralelSulit
R1​ = 20 ΩR3​ = 12 ΩR5​ = 4 Ω+−V1​18 VR2​10 ΩAR4​5 ΩBR6​6 Ω

Cari resistansi ekuivalen Req yang dilihat sumber V1.

V1 = 18 VR1 = 20 ΩR2 = 10 ΩR3 = 12 ΩR4 = 5 ΩR5 = 4 ΩR6 = 6 Ω
Req = Ω
3.Analisis simpulSedang
R1​10 Ω+−V1​9 VR2​3 Ω−+V2​10 VR3​10 ΩI3​A

Tiga cabang terhubung antara simpul A dan ground, seperti pada gambar. Gunakan analisis simpul untuk mencari arus I3 pada cabang 3, yang mengalir ke atas masuk ke simpul A searah panah.

V1 = 9 VR1 = 10 ΩV2 = 10 VR2 = 3 ΩR3 = 10 Ω
I3 = A
4.Analisis simpulSulit
R1​ = 2 ΩIR1​R2​ = 6 ΩR4​ = 2 Ω+−V1​36 VR3​4 ΩAR5​5 ΩBIs​6 A−+V2​36 V

Gunakan analisis simpul untuk mencari arus IR1 melalui R1 searah panah.

V1 = 36 VIs = 6 AV2 = 36 VR1 = 2 ΩR2 = 6 ΩR3 = 4 ΩR4 = 2 ΩR5 = 5 Ω
IR1 = A
5.Thévenin & NortonSedang
R1​ = 5 ΩR3​ = 12 Ω+−V1​18 VR2​5 ΩAab

Cari resistansi Thévenin Rth dilihat dari terminal a–b.

V1 = 18 VR1 = 5 ΩR2 = 5 ΩR3 = 12 Ω
Rth = Ω
6.Thévenin & NortonSulit
R1​ = 8 ΩR3​ = 10 Ω+−V1​9 VR2​20 ΩAIs​1 ABab

Cari arus Norton IN: arus yang mengalir dari a ke b jika terminal dihubung singkat.

V1 = 9 VIs = 1 AR1 = 8 ΩR2 = 20 ΩR3 = 10 Ω
IN = A
7.Transien RC & RLSedang
+−Vs​20 Vt = 0R = 68 ΩL220 mHi(t)

Induktor tidak dialiri arus sebelum sakelar ditutup pada t = 0. Cari tegangan vL pada induktor saat t = 5 ms.

Vs = 20 VR = 68 ΩL = 220 mHt = 5 ms
vL = V
8.Transien RC & RLSulit
+−Vs​5 Vt = 0R = 1 kΩC33 µF+−vC​vC​(0) = 12 V

Tepat sebelum sakelar ditutup pada t = 0, kapasitor bertegangan 12 V dengan polaritas yang ditunjukkan. Berapa lama waktu yang diperlukan agar vC mencapai 9,9 V? Cari t.

Vs = 5 VR = 1 kΩC = 33 µFvC(0) = 12 V
t = ms
9.Impedansi AC & fasorSedang
100 V100 HzR = 25 ΩL = 200 mHC = 22 µFI

Rangkaian RLC seri dihubungkan ke sumber 100 V (rms), 100 Hz. Cari arus rms I.

V = 100 V (rms)f = 100 HzR = 25 ΩL = 200 mHC = 22 µF
I = A
10.Impedansi AC & fasorSulit
VfR = 15 ΩL = 2 mHC = 0,1 µF

Sebuah rangkaian RLC seri memiliki R = 15 Ω, L = 2 mH, dan C = 0,1 µF. Cari lebar pitanya B (lebar pita antara frekuensi setengah daya), dalam Hz.

R = 15 ΩL = 2 mHC = 0,1 µF
B = Hz
11.Daya AC & faktor dayaSedang
230 VR + jXP = 2174 W10,5 A

Sebuah beban induktif mengambil 10,5 A dan 2174 W dari sumber satu fase 230 V (rms). Modelkan sebagai resistansi R yang seri dengan reaktansi X. Cari X.

V = 230 VI = 10,5 AP = 2174 W
X = Ω
12.Daya AC & faktor dayaSulit
P1​ = 40 kWQ1​S1​φ

Sebuah transformator satu fase 75 kVA memasok beban 40 kW pada faktor daya 0,7 tertinggal. Berapa daya nyata tambahan ΔP yang dapat ditambahkan sebagai beban resistif (faktor daya satu) sebelum transformator mencapai rating kVA-nya?

Smax = 75 kVAP1 = 40 kWpf1 = 0,7
ΔP = kW
13.Daya tiga fasaSedang
ABCVL​ = 400 VIL​ = ?M18,5 kW, η = 92%cos φ = 0,8

Sebuah motor induksi tiga fasa menghasilkan daya keluaran mekanis 18,5 kW pada beban penuh. Pada beban ini efisiensinya 92% dan faktor dayanya 0,8 tertinggal. Sumbernya memiliki tegangan antarsaluran 400 V. Cari arus saluran IL.

Pout = 18,5 kWη = 92%cos φ = 0,8VL = 400 V
IL = A
14.Daya tiga fasaSulit
P = 75 kWφ1​S1​Q2​QC​ = ?

Beban tiga fasa seimbang menyerap 75 kW pada faktor daya 0,78 tertinggal dari sumber 690 V (antarsaluran), 50 Hz. Bank kapasitor tiga fasa yang diparalel dengan beban harus menaikkan faktor daya keseluruhan menjadi 0,98 tertinggal. Daya nyatanya tetap sama. Cari daya reaktif total QC yang harus disuplai bank kapasitor, dalam kvar.

P = 75 kWpf1 = 0,78pf2 = 0,98VL = 690 Vf = 50 Hz
QC = kvar
15.TransformatorSedang
10 Ω81

Resistor 10 Ω dihubungkan pada kumparan sekunder transformator ideal dengan rasio lilitan N₁:N₂ = 8:1. Cari hambatan R1′ yang terlihat dari kumparan primer.

N1:N2 = 8:1RL = 10 Ω
R1′ = Ω
16.TransformatorSulit
pf 0,9525 kVA, η = 96,5%

Sebuah transformator satu fasa 25 kVA memiliki rugi inti 150 W. Pada beban pengenal dan faktor daya 0,95 tertinggal, efisiensinya 96,5%. Cari rugi tembaga beban penuh Pcu,fl dalam watt.

S = 25 kVAPcore = 150 Wpf = 0,95η = 96,5%
Pcu,fl = W

3Larutan

1.Resistor seri & paralel

Jawaban: Req = 16,88 Ω

Resistor seri dan paralel: dalam seri, arus yang sama mengalir di setiap resistor dan R = R₁ + R₂ + …. Dalam paralel, setiap resistor punya tegangan yang sama dan 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …. Jaringan tangga disederhanakan satu pasang demi satu pasang hingga tersisa satu resistansi ekuivalen.

R1​ = 15 ΩR3​ = 2 Ω+−V1​15 VR2​3 ΩAR4​3 ΩB

Gabungkan resistor dari ujung terjauh

Mulai dari ujung yang paling jauh dari sumber dan bergerak kembali ke arahnya. Resistor yang dialiri arus sama terhubung seri; resistor di antara dua simpul yang sama terhubung paralel.

R3 + R4 = 2 + 3 = 5 Ω
R2 ∥ 5 = 3·5/(3+5) = 1,875 Ω
Req = R1 + 1,875 = 15 + 1,875 = 16,88 Ω

Jawaban

Req = 16,88 Ω
2.Resistor seri & paralel

Jawaban: Req = 26,05 Ω

Resistor seri dan paralel: dalam seri, arus yang sama mengalir di setiap resistor dan R = R₁ + R₂ + …. Dalam paralel, setiap resistor punya tegangan yang sama dan 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …. Jaringan tangga disederhanakan satu pasang demi satu pasang hingga tersisa satu resistansi ekuivalen.

R1​ = 20 ΩR3​ = 12 ΩR5​ = 4 Ω+−V1​18 VR2​10 ΩAR4​5 ΩBR6​6 Ω

Gabungkan resistor dari ujung terjauh

Mulai dari ujung yang paling jauh dari sumber dan bergerak kembali ke arahnya. Resistor yang dialiri arus sama terhubung seri; resistor di antara dua simpul yang sama terhubung paralel.

R5 + R6 = 4 + 6 = 10 Ω
R4 ∥ 10 = 3,333 Ω
R3 + 3,333 = 15,33 Ω
R2 ∥ 15,33 = 6,053 Ω
Req = R1 + 6,053 = 20 + 6,053 = 26,05 Ω

Jawaban

Req = 26,05 Ω
3.Analisis simpul

Jawaban: I3 = 0,4563 A

Analisis simpul: pilih simpul referensi, beri nama tegangan simpul yang tidak diketahui, tulis hukum arus Kirchhoff di setiap simpul tersebut memakai hukum Ohm (I = ΔV/R), lalu selesaikan persamaannya.

KCL di simpul A

Ambil kawat bawah sebagai ground. Setiap cabang mengalirkan (VA − Vk)/Rk keluar dari A, dengan Vk tegangan sumbernya (nol untuk resistor biasa). Arus-arus yang keluar dari A berjumlah nol.

(VA − 9)/10 + (VA − (−10))/3 + VA/10 = 0

Selesaikan untuk VA

VA = (9/10 + (−10)/3 + 0/10) / (1/10 + 1/3 + 1/10) = −2,433/0,5333 = −4,563 V

Arus cabang

Panah menunjuk ke atas melalui cabang, masuk ke simpul A.

I3 = (0 − VA)/R3 = (0 − (−4,563))/10 = 0,4563 A

Jawaban

I3 = 0,4563 A

Hasil negatif berarti arus sebenarnya mengalir berlawanan dengan panah.

4.Analisis simpul

Jawaban: IR1 = 9,13 A

Analisis simpul: pilih simpul referensi, beri nama tegangan simpul yang tidak diketahui, tulis hukum arus Kirchhoff di setiap simpul tersebut memakai hukum Ohm (I = ΔV/R), lalu selesaikan persamaannya.

R1​ = 2 ΩR2​ = 6 ΩR4​ = 2 Ω+−V1​36 VR3​4 ΩAR5​5 ΩBIs​6 A−+V2​36 V

Tentukan simpul

Ground adalah kawat bawah. Tegangan simpul yang diketahui langsung berasal dari sumber (V1 = 36 V, V2 = −36 V). Yang tidak diketahui: VA, VB.

KCL di simpul A

Arus yang keluar dari A melalui resistor sama dengan arus yang dimasukkan sumber ke A.

VA/R3 + (VA − V1)/R1 + (VA − VB)/R2 = 0
VA/4 + (VA − 36)/2 + (VA − VB)/6 = 0
0,9167·VA − 0,1667·VB = 18

KCL di simpul B

Arus yang keluar dari B melalui resistor sama dengan arus yang dimasukkan sumber ke B.

VB/R5 + (VB − VA)/R2 + (VB − V2)/R4 = Is
VB/5 + (VB − VA)/6 + (VB − (−36))/2 = 6
−0,1667·VA + 0,8667·VB = −12

Selesaikan

Δ = (0,9167)(0,8667) − (−0,1667)(−0,1667) = 0,7667
VA = Δ1/Δ = 13,6/0,7667 = 17,74 V
VB = Δ2/Δ = −8/0,7667 = −10,43 V

Jawaban

IR1 = (V1 − VA)/R1 = (36 − 17,74)/2 = 9,13 A
5.Thévenin & Norton

Jawaban: Rth = 14,5 Ω

Teorema Thévenin: setiap jaringan linear dua terminal berperilaku seperti satu sumber tegangan Vth yang seri dengan resistansi Rth. Teorema Norton menyatakan jaringan yang sama sebagai sumber arus IN = Vth/Rth yang paralel dengan Rth.

R1​ = 5 ΩR3​ = 12 ΩHUBUNG SINGKATR2​5 ΩAabRth​

Cari Rth dengan semua sumber dimatikan

Ganti sumber tegangan dengan hubung singkat dan sumber arus dengan rangkaian terbuka, lalu lihat rangkaian dari a–b.

R1 ∥ R2 = 5·5/(5+5) = 2,5 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 2,5 + 12 = 14,5 Ω
6.Thévenin & Norton

Jawaban: IN = 1,409 A

Teorema Thévenin: setiap jaringan linear dua terminal berperilaku seperti satu sumber tegangan Vth yang seri dengan resistansi Rth. Teorema Norton menyatakan jaringan yang sama sebagai sumber arus IN = Vth/Rth yang paralel dengan Rth.

R1​ = 8 ΩR3​ = 10 ΩHUBUNG SINGKATR2​20 ΩATERBUKABabRth​

Cari Rth dengan semua sumber dimatikan

Ganti sumber tegangan dengan hubung singkat dan sumber arus dengan rangkaian terbuka, lalu lihat rangkaian dari a–b.

R1 ∥ R2 = 8·20/(8+20) = 5,714 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 5,714 + 10 = 15,71 Ω
R1​ = 8 ΩR3​ = 10 Ω+−V1​9 VR2​20 ΩAIs​1 ABab+−Vth​

Cari Vth, tegangan rangkaian terbuka

Dengan a–b terbuka, satu-satunya jalur Iₛ adalah melalui R₃ ke simpul A. Cari V_A dengan superposisi V₁ dan Iₛ, lalu tambahkan jatuh tegangan pada R₃.

VA = V1·R2/(R1+R2) + Is·(R1∥R2) = 6,429 + 1·5,714 = 12,14 V
Vth = VB = VA + Is·R3 = 12,14 + 1·10 = 22,14 V
IN​1,409 ARth​15,71 Ωab

Ekuivalen Norton

Sumber Norton adalah rangkaian yang sama dilihat sebagai sumber arus paralel dengan R_th. Arusnya adalah arus hubung singkat di a–b.

IN = Vth/Rth = 22,14/15,71 = 1,409 A
7.Transien RC & RL

Jawaban: vL = 4,264 V

Transien orde satu: pada rangkaian dengan satu kapasitor atau satu induktor, setiap tegangan dan arus berubah secara eksponensial dari nilai awal ke nilai akhir: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ, dengan τ = RC atau τ = L/R. Setelah sekitar 5τ rangkaian sudah stabil.

Konstanta waktu dan arus akhir

Lama setelah sakelar ditutup, induktor berperilaku seperti hubung singkat, jadi arus akhir hanya ditentukan oleh R.

τ = L/R = 220 mH / 68 Ω = 3,235 ms
i(∞) = Vs/R = 20/68 = 0,2941 A

Tegangan induktor

Pada t = 0 seluruh tegangan sumber muncul pada induktor; kemudian meluruh ke nol.

vL(t) = Vs·e−t/τ = 20·e−5/3,235 = 4,264 V

Jawaban

vL = 4,264 V
8.Transien RC & RL

Jawaban: t = 11,77 ms

Transien orde satu: pada rangkaian dengan satu kapasitor atau satu induktor, setiap tegangan dan arus berubah secara eksponensial dari nilai awal ke nilai akhir: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ, dengan τ = RC atau τ = L/R. Setelah sekitar 5τ rangkaian sudah stabil.

Nilai awal, nilai akhir, konstanta waktu

Tegangan kapasitor tidak dapat melompat, jadi dimulai dari nilai tersimpannya dan menuju tegangan sumber.

vC(0) = 12 V, vC(∞) = Vs = 5 V
τ = R·C = 1 kΩ · 33 µF = 33 ms
vC(t) = 5 + (12 − 5)·e−t/τ

Selesaikan untuk waktu

9,9 = 5 + (7)·e−t/τ → e−t/τ = (9,9 − 5)/(12 − 5) = 0,7
t = τ·ln((12 − 5)/(9,9 − 5)) = 33·ln(1,429) = 11,77 ms

Jawaban

t = 11,77 ms
9.Impedansi AC & fasor

Jawaban: I = 1,698 A

Rangkaian AC dengan fasor: resistor, induktor, dan kapasitor memiliki impedansi R, jωL, dan 1/(jωC), dengan ω = 2πf. Dalam seri, impedansi dijumlahkan seperti resistansi, tetapi sebagai bilangan kompleks. Arus dan tegangan rms mengikuti hukum Ohm dengan |Z|.

Reaktansi

ω = 2πf = 2π·100 = 628,3 rad/s
XL = ωL = 628,3·0,2 = 125,7 Ω
XC = 1/(ωC) = 1/(628,3·22·10⁻⁶) = 72,34 Ω

Impedansi

Dalam seri, impedansi dijumlahkan sebagai bilangan kompleks: Z = R + j(XL − XC).

|Z| = √(R² + (XL − XC)²) = √(25² + (53,32)²) = 58,89 Ω

Arus

Arus yang sama mengalir melalui setiap elemen rangkaian seri.

I = V/|Z| = 100/58,89 = 1,698 A

Jawaban

I = 1,698 A
10.Impedansi AC & fasor

Jawaban: B = 1194 Hz

Rangkaian AC dengan fasor: resistor, induktor, dan kapasitor memiliki impedansi R, jωL, dan 1/(jωC), dengan ω = 2πf. Dalam seri, impedansi dijumlahkan seperti resistansi, tetapi sebagai bilangan kompleks. Arus dan tegangan rms mengikuti hukum Ohm dengan |Z|.

Frekuensi resonansi

f0 = 1/(2π·√(0,002·0,1·10⁻⁶)) = 11254 Hz

Faktor kualitas

Q membandingkan reaktansi pada resonansi dengan resistansi: Q = ω₀L/R.

Q = (1/R)·√(L/C) = (1/15)·√(0,002/(0,1·10⁻⁶)) = 9,428

Lebar pita

B = f0/Q = 11254/9,428 = 1194 Hz

Jawaban

B = 1194 Hz
11.Daya AC & faktor daya

Jawaban: X = 9,539 Ω

Daya AC: daya semu S = V·I (VA) terbagi menjadi daya nyata P = S·cos φ (W), yang melakukan kerja berguna, dan daya reaktif Q = S·sin φ (var), yang bolak-balik antara sumber dan beban. Faktor daya adalah cos φ. Kapasitor paralel memasok daya reaktif secara lokal, sehingga arus saluran turun untuk daya nyata yang sama.

Resistansi dari daya nyata

R = P/I² = 2174/10,5² = 19,72 Ω

Reaktansi dari impedansi

|Z| = V/I = 230/10,5 = 21,9 Ω
X = √(|Z|² − R²) = √(21,9² − 19,72²) = 9,539 Ω

Jawaban

X = 9,539 Ω
12.Daya AC & faktor daya

Jawaban: ΔP = 22,93 kW

Daya AC: daya semu S = V·I (VA) terbagi menjadi daya nyata P = S·cos φ (W), yang melakukan kerja berguna, dan daya reaktif Q = S·sin φ (var), yang bolak-balik antara sumber dan beban. Faktor daya adalah cos φ. Kapasitor paralel memasok daya reaktif secara lokal, sehingga arus saluran turun untuk daya nyata yang sama.

Daya reaktif beban yang ada

Q1 = 40·tan(arccos 0,7) = 40,81 kvar

Daya nyata total terbesar

Pada rating penuh S = Smax, dan Q tidak diubah oleh beban resistif.

P = √(Smax² − Q1²) = √(75² − 40,81²) = 62,93 kW

Daya nyata tambahan

ΔP = 62,93 − 40 = 22,93 kW

Jawaban

ΔP = 22,93 kW
13.Daya tiga fasa

Jawaban: IL = 36,28 A

Sistem tiga fasa seimbang: pada hubungan Y (bintang) tegangan antarsaluran adalah √3 kali tegangan fasa, VL = √3·Vph, dan arus saluran sama dengan arus fasa. Pada hubungan Δ (delta) tegangan antarsaluran sama dengan tegangan fasa dan arus saluran adalah √3 kali arus fasa, IL = √3·Iph. Daya total adalah tiga kali daya satu fasa: P = 3·Vph·Iph·cos φ = √3·VL·IL·cos φ.

Daya masukan listrik

Pin = Pout/η = 18,5/0,92 = 20,11 kW

Arus saluran

IL = Pin/(√3·VL·cos φ) = 20109/(√3·400·0,8) = 36,28 A

Jawaban

IL = 36,28 A
14.Daya tiga fasa

Jawaban: QC = 44,94 kvar

Sistem tiga fasa seimbang: pada hubungan Y (bintang) tegangan antarsaluran adalah √3 kali tegangan fasa, VL = √3·Vph, dan arus saluran sama dengan arus fasa. Pada hubungan Δ (delta) tegangan antarsaluran sama dengan tegangan fasa dan arus saluran adalah √3 kali arus fasa, IL = √3·Iph. Daya total adalah tiga kali daya satu fasa: P = 3·Vph·Iph·cos φ = √3·VL·IL·cos φ. Perbaikan faktor daya: kapasitor menyuplai daya reaktif secara lokal, QC = P·(tan φ1 − tan φ2). Masing-masing dari ketiga kapasitor menyuplai QC/3 = V²·ω·C, dengan V tegangan pada kapasitor tersebut: VL pada bank Δ, VL/√3 pada bank Y.

Daya reaktif sebelum dan sesudah

Daya nyata tidak berubah, sehingga setiap faktor daya menentukan daya reaktifnya: Q = P·tan φ.

Q1 = 75·tan(acos 0,78) = 75·0,8023 = 60,17 kvar
Q2 = 75·tan(acos 0,98) = 75·0,2031 = 15,23 kvar

Daya reaktif dari kapasitor

QC = Q1 − Q2 = 44,94 kvar

Jawaban

QC = 44,94 kvar
15.Transformator

Jawaban: R1′ = 640 Ω

Transformator ideal: tegangan sebanding dengan jumlah lilitan dan arus berbanding terbalik: V₁/V₂ = N₁/N₂ = a dan I₁/I₂ = N₂/N₁ = 1/a, sehingga daya masuk sama dengan daya keluar, V₁·I₁ = V₂·I₂. Impedansi beban Z di sisi sekunder terlihat sebagai a²·Z dari sisi primer.

Hambatan yang dirujuk

Tegangan naik sebesar a dan arus turun sebesar a, sehingga rasio V/I naik sebesar a².

R1′ = a²·RL = 8²·10 = 640 Ω

Jawaban

R1′ = 640 Ω
16.Transformator

Jawaban: Pcu,fl = 711,4 W

Rugi-rugi transformator: rugi inti (histeresis dan arus pusar) bergantung pada tegangan dan sama pada beban berapa pun. Rugi tembaga pada kumparan sebanding dengan kuadrat arus, sehingga pada fraksi x dari beban pengenal besarnya x²·Pcu,fl. Efisiensi η = Pout/(Pout + Pcore + Pcu), dengan Pout = x·S·pf. Efisiensi paling tinggi pada beban saat rugi tembaga sama dengan rugi inti.

Daya keluaran dan masukan

Pout = 25·0,95 = 23,75 kW
Pin = 23750/0,965 = 24611 W

Rugi total dan rugi tembaga

Ploss = 24611 − 23750 = 861,4 W
Pcu,fl = 861,4 − 150 = 711,4 W

Jawaban

Pcu,fl = 711,4 W

ExamProblems · examproblems.com/courses/electrical-engineering-fundamentals